Проницаемые поверхности мощения изготавливаются либо из пористого материала, который позволяет ливневой воде течь через него, либо из непористых блоков, расположенных так, чтобы вода могла течь между зазорами. Проницаемое мощение может также включать в себя различные методы покрытия дорог, парковок и пешеходных дорожек. Проницаемые поверхности мощения могут состоять из: проницаемого бетона, пористого асфальта, брусчатки или взаимосвязанных брусчаток. В отличие от традиционных непроницаемых материалов для мощения, таких как бетон и асфальт, проницаемые системы мощения позволяют ливневой воде просачиваться и просачиваться через мощение и в слои заполнителя и/или почву под ним. Помимо уменьшения поверхностного стока, проницаемые системы мощения могут улавливать взвешенные твердые частицы, тем самым отфильтровывая загрязняющие вещества из ливневой воды.
Водопроницаемое покрытие обычно используется на дорогах, тропинках и парковках, где наблюдается движение легкого транспорта, например, на велосипедных дорожках, служебных или аварийных полосах, обочинах дорог и аэропортов, а также на тротуарах и подъездных путях в жилых районах.
Описание и применение
Проницаемые решения могут быть основаны на пористых асфальтовых и бетонных поверхностях, бетонных плитах (проницаемые системы замкового бетонного покрытия – PICP) или полимерных травяных плитах, сетках и геоячейках. Пористые покрытия, такие как проницаемый бетон и проницаемый асфальт, лучше подходят для городских районов с более частым движением транспортных средств, в то время как бетонные плиты, сетки и геоячейки лучше подходят для легкого движения транспортных средств, пешеходных и велосипедных дорожек и переполненных парковок. Проницаемые бетонные плиты позволяют воде просачиваться и просачиваться через плиты и в слои заполнителя и/или почву под ними. Непроницаемые бетонные плиты, установленные с достаточным свободным пространством между каждой плитой, функционируют так же, как проницаемые бетонные плиты, поскольку они позволяют ливневым водам стекать в пустоты между каждой плитой, заполненные либо крупным заполнителем, либо растительностью, в каменный и/или почвенный базовый слой для инфильтрации и фильтрации на месте. Системы полимерной травяной решетки или ячеистых покрытий обеспечивают несущую способность грунтовых поверхностей из гравия или дерна.
Газонные мощения, пластиковые армирующие сетки для газона (PTRG) и геоячейки (ячеистые системы ограничения) представляют собой сотовые 3D-сетчатые ячеистые системы, изготовленные из тонкостенного пластика HDPE или других полимерных сплавов. Они обеспечивают армирование травы, стабилизацию грунта и удержание гравия. 3D-структура армирует заполнение и передает вертикальные нагрузки с поверхности, распределяя их по более широкой площади. Выбор типа ячеистой сетки в некоторой степени зависит от материала поверхности, движения и нагрузок. Ячеистые сетки устанавливаются на подготовленный базовый слой из камня открытого фракционирования (большее расстояние между пустотами) или искусственного камня (прочнее). Поверхностный слой может быть уплотненным гравием или верхним слоем почвы, засеянным травой и удобрениями. В дополнение к поддержке нагрузки ячеистая сетка уменьшает уплотнение почвы для поддержания проницаемости, в то время как корни улучшают проницаемость благодаря своим корневым каналам.
В новых пригородных районах пористые покрытия защищают водоразделы, задерживая и фильтруя поток прилива. В существующих застроенных районах и городах перепланировка и реконструкция являются возможностями для внедрения методов управления ливневыми водами. Проницаемое покрытие является важным компонентом в Low Impact Development (LID), процессе освоения земель в Соединенных Штатах, который пытается минимизировать воздействие на качество воды, и аналогичной концепции устойчивых дренажных систем (SuDS) в Соединенном Королевстве.
Инфильтрационная способность естественной почвы является ключевым фактором при проектировании для определения глубины залегания скального основания для хранения ливневых вод или необходимости устройства дренажной системы.
Преимущества
Управление стоком
Доказано, что проницаемые поверхности мощения эффективны в борьбе со стоком с мощеных поверхностей и пополнении запасов грунтовых вод. Большие объемы городских стоков вызывают серьезную эрозию и заиление поверхностных водоемов. Водопроницаемая брусчатка обеспечивает твердую поверхность земли, достаточно прочную, чтобы выдерживать тяжелые нагрузки, например, большие транспортные средства, и в то же время позволяет воде фильтроваться через поверхность и достигать нижележащих почв, имитируя естественное поглощение грунта. Они могут уменьшить наводнения в нижнем течении и эрозию берегов рек, а также поддерживать базовый сток рек, чтобы поддерживать самоподдерживающуюся экосистему. Водопроницаемая брусчатка также борется с эрозией, возникающей, когда трава сухая или мертвая, заменяя заросшие травой участки в пригородных и жилых районах. Целью является контроль ливневых стоков в их источнике, сокращение стоков и улучшение качества воды за счет фильтрации загрязняющих веществ в подземных слоях.
Контроль загрязняющих веществ
Для контроля загрязняющих веществ, обнаруженных в поверхностном стоке, проницаемые поверхности мощения улавливают ливневую воду в почве или заполнителе основания под дорогой или тропой, а затем очищают сток посредством фильтрации, что позволяет воде просачиваться, поддерживая пополнение грунтовых вод или удерживая ливневую воду для обратного сброса в муниципальные системы управления ливневыми водами после шторма. Проницаемые системы мощения показали свою эффективность в снижении взвешенных твердых частиц, биохимической потребности в кислороде (БПК), химической потребности в кислороде и концентрации аммония в грунтовых водах. В районах, где инфильтрация невозможна из-за неподходящих почвенных условий, проницаемые покрытия используются в режиме ослабления, когда вода удерживается в мостовой и медленно высвобождается в поверхностные водные системы между штормовыми событиями.
Деревья
Водопроницаемые тротуары могут дать городским деревьям пространство для укоренения, необходимое им для роста до полного размера. Основание дорожного покрытия «структурно-грунтовое» объединяет структурный заполнитель с грунтом; пористая поверхность пропускает жизненно важный воздух и воду в зону укоренения. Это объединяет здоровую экологию и процветающие города с живыми кронами деревьев наверху, городским движением на земле и живыми корнями деревьев внизу. Преимущества проницаемых материалов для роста городских деревьев не были убедительно продемонстрированы, и многие исследователи заметили, что рост деревьев не увеличивается, если при строительстве практикуется уплотнение материалов перед установкой проницаемых тротуаров.
Уменьшение эффекта теплового острова
Результаты исследований показывают, что использование высокоальбедного (отражающего) и проницаемого покрытия может смягчить эффекты острова тепла у поверхности и улучшить качество воздуха, а также потенциально улучшить тепловой комфорт человека. По сравнению с непроницаемым покрытием, проницаемое покрытие оказывает минимальное тепловое воздействие на воздух у поверхности из-за своей способности к теплообмену.
Недостатки
Объемы стока
Проницаемые покрытия предназначены для замены эффективных непроницаемых зон (EIAs), но могут использоваться в некоторых случаях для управления ливневыми водами с других непроницаемых поверхностей на участке. Использование этой технологии должно быть частью общей системы управления ливневыми водами на участке и не является заменой других технологий.
Во время крупных штормовых событий уровень грунтовых вод под пористым покрытием может подняться на более высокий уровень, что препятствует впитыванию осадков в землю. Некоторая дополнительная вода хранится в открытом градуированном или дробленом каменном основании дренажа и остается до тех пор, пока земляное полотно не сможет впитать воду. Для глинистых почв или других почв с низким или «не» дренажем важно увеличить глубину дробленного каменного основания дренажа, чтобы обеспечить дополнительную емкость для воды, ожидающей инфильтрации.
Нагрузка загрязняющих веществ
Сточные воды на некоторых участках земли могут оказаться загрязненными, если концентрации загрязняющих веществ превышают концентрации, обычно встречающиеся в ливневых водах. Эти «горячие точки» включают в себя питомники коммерческих растений, предприятия по переработке отходов, заправочные станции, промышленные склады, пристани, некоторые открытые погрузочные площадки, площадки общественных работ, генераторы опасных материалов (если контейнеры подвергаются воздействию дождя), зоны обслуживания транспортных средств, мойки и технического обслуживания. и пароочистительные установки. Поскольку пористое покрытие является методом инфильтрации, его не следует применять в горячих точках ливневых вод из-за возможности загрязнения грунтовых вод. Необходимо предотвратить попадание всех загрязненных стоков в муниципальные системы ливневой канализации, используя передовые методы управления (BMP) для конкретной отрасли или деятельности.
Вес и объемы перевозок
Справочные источники расходятся во мнениях о том, подходят ли низкие или средние объемы движения и веса для пористых покрытий из-за разнообразия физических свойств каждой системы. Например, вокруг погрузочных доков грузовиков и в районах с интенсивным коммерческим движением пористое покрытие иногда упоминается как неподходящее. Однако, учитывая разнообразие доступных продуктов, растущее число существующих установок в Северной Америке и целевые исследования как производителей, так и пользовательских агентств, диапазон допустимых применений, по-видимому, расширяется. Некоторые компании, занимающиеся бетонными укладчиками, разработали продукты специально для промышленного применения. Действующие примеры имеются в пожарных частях, на оживленных парковках торговых комплексов, а также на общественных и частных дорогах, включая перекрестки в частях Северной Америки с довольно суровыми зимними условиями.
Размещение
Проницаемые покрытия могут быть неподходящими, когда земля, окружающая или стекающая в покрытие, имеет уклон более 20 процентов, когда покрытие спускается вниз по склону от зданий или когда фундаменты имеют дренажные трубы у своих подножий. Главное — обеспечить, чтобы дренаж из других частей участка перехватывался и обрабатывался отдельно, а не направлялся на проницаемые поверхности.
Климат
Холодный климат может представлять особые проблемы. Дорожная соль содержит хлориды, которые могут проникать через пористое покрытие в грунтовые воды. Снегоочистительные лезвия могут зацеплять края блоков бетонной брусчатки или других блочных конструкций, повреждая поверхности и создавая выбоины. Песок нельзя использовать для контроля снега и льда на пористых поверхностях, поскольку он закупоривает поры и снижает проницаемость. Хотя существуют конструктивные изменения для снижения рисков, просачивающийся сток может замерзнуть под покрытием, вызывая морозное пучение. Еще одной проблемой является повреждение от сколов, которое происходит исключительно на пористом бетонном покрытии из-за применения соли в зимний сезон. Таким образом, пористое покрытие рекомендуется для более теплого климата. Однако другие материалы доказали свою эффективность, даже снижая расходы на зимнее обслуживание за счет сохранения соли в самом покрытии. Это также уменьшает количество ливневых стоков, загрязненных хлоридами соли. Водопроницаемый бетон и асфальт, разработанные для уменьшения морозного пучения и повреждений от сколов, успешно использовались в Норвегии и Нью-Гемпшире. Кроме того, опыт показывает, что для увеличения скорости таяния снега над землей необходимо принимать превентивные меры с быстрым дренажем под пористыми поверхностями.
Расходы
Может быть сложно сравнивать влияние затрат между обычными непроницаемыми поверхностями и проницаемыми поверхностями, учитывая такие переменные, как срок службы, географическое положение, тип системы проницаемого покрытия и факторы, характерные для участка. По некоторым оценкам, стоимость проницаемого покрытия примерно на треть выше, чем стоимость обычного непроницаемого покрытия. Однако использование проницаемого покрытия может снизить стоимость предоставления большего или большего количества BMP для ливневой воды на участке, и эта экономия должна быть учтена в любом анализе затрат. Кроме того, затраты на воздействие на окружающую среду за пределами участка, связанные с отсутствием сокращения объемов ливневой воды и загрязнения на участке, исторически игнорировались или относились к другим группам (местные государственные парки, общественные работы и бюджеты на восстановление окружающей среды, потери в рыболовстве и т. д.). Проницаемые системы покрытия, в частности проницаемые бетонные покрытия, показали значительные преимущества в стоимости после проведения оценки жизненного цикла, поскольку снижение общего веса материала, необходимого для каждой единицы, уменьшается за счет пористой конструкции.
Долговечность и обслуживание
Проницаемые системы мощения, особенно с пористой поверхностью, требуют обслуживания, чтобы поддерживать поры свободными от мелких заполнителей, чтобы не препятствовать способности систем пропускать ливневую воду. Частота очистки снова зависит от многих факторов, характерных для участка, таких как объем стока, соседние участки и климат. Часто очистка проницаемых систем мощения выполняется всасывающими экскаваторами, которые в качестве альтернативы используются для выемки грунта в чувствительных зонах и поэтому становятся все более распространенными. Если обслуживание не проводится регулярно, пористые покрытия могут начать функционировать скорее как непроницаемые поверхности. С более совершенными системами мощения уровни необходимого обслуживания могут быть значительно снижены, эластомерно-связанные стеклянные покрытия требуют меньшего обслуживания, чем обычные бетонные покрытия, поскольку стеклосвязанное покрытие имеет на 50% больше пустот.
Системы пластиковых решеток, если они выбраны и установлены правильно, становятся все более популярными среди обслуживающего персонала местных органов власти из-за сокращения усилий по техническому обслуживанию: уменьшения миграции гравия и подавления сорняков в общественных парках.
Некоторые проницаемые мощения подвержены повреждениям из-за неправильного использования, например, водители, которые разрывают участки пластиковых и гравийных решетчатых систем, «ездя на велосипеде» по удаленным парковкам ночью. Повреждения несложно устранить, но в то же время они могут выглядеть неприглядно. Газонные мощения требуют дополнительного полива в первый год для укоренения растительности, в противном случае их, возможно, придется пересевать. Региональный климат также означает, что большинство применений травы будут находиться в состоянии покоя в сухой сезон. Хотя коричневая растительность является только вопросом эстетики, она может повлиять на общественную поддержку этого типа проницаемого мощения.
Традиционные проницаемые бетонные тротуарные кирпичи, как правило, теряют свой цвет за относительно короткое время, что может привести к дорогостоящей замене или очистке, и в основном это связано с проблемой высолов.
Типы проницаемых покрытий
Монтаж пористых покрытий не сложнее, чем плотных, но имеет другие спецификации и процедуры, которые должны строго соблюдаться. Девять различных семейств пористых материалов для мощения представляют отличительные преимущества и недостатки для конкретных применений. Вот примеры:
Проницаемый бетон
Водопроницаемый бетон широко доступен, выдерживает частое движение и доступен повсеместно. Качество водопроницаемого бетона зависит от знаний и опыта монтажника.
Пластиковые сетки
Пластиковые сетки позволяют создать 100% пористую систему с использованием систем структурных решеток для удержания и стабилизации гравия или дерна. Эти сетки бывают разных форм и размеров в зависимости от использования; от дорожек до коммерческих парковок. Эти системы широко используются в Европе уже более десяти лет, но набирают популярность в Северной Америке из-за требований правительства ко многим проектам соответствовать экологическим строительным стандартам LEED. Системы пластиковых решеток также популярны среди домовладельцев из-за их более низкой стоимости установки, простоты установки и универсальности. Идеальной конструкцией для этого типа решетчатой системы является система с закрытыми ячейками, которая предотвращает боковую миграцию гравия/песка/дерна.
Пористый асфальт
Пористый асфальт производится и укладывается с использованием тех же методов, что и обычный асфальтобетон; он отличается тем, что мелкие (маленькие) заполнители исключаются из асфальтобетонной смеси. Оставшиеся крупные частицы заполнителя одного размера оставляют открытые пустоты, которые придают материалу пористость и проницаемость. Для обеспечения прочности дорожного покрытия в смесь можно добавлять волокна или использовать полимерно-модифицированное асфальтобетонное связующее. Как правило, пористые асфальтобетонные покрытия проектируются с подземным резервуаром, который удерживает воду, проходящую через дорожное покрытие, позволяя ей испаряться и/или медленно просачиваться в окружающие почвы.
Покрытия с открытым фрикционным слоем (OGFC) — это пористые асфальтовые покрытия, используемые на автомагистралях для повышения безопасности вождения путем удаления воды с поверхности. Они используют конструкцию смеси с открытым фракционным слоем для верхнего слоя асфальта. В отличие от полноразмерного пористого асфальтового покрытия, OGFC не отводят воду к основанию покрытия. Вместо этого они позволяют воде просачиваться в верхние 3/4–1,5 дюйма покрытия, а затем стекать на обочину дороги. Это может улучшить характеристики трения дороги и уменьшить дорожные брызги.
Одноразмерный заполнитель
Одноразмерный заполнитель без какого-либо связующего, например, гравий, щебень, является еще одной альтернативой. Хотя его можно безопасно использовать только на пешеходных дорожках и в местах с очень низкой скоростью и небольшим трафиком, например, на автостоянках и подъездных путях, его потенциальная площадь накопления велика.
Пористый дерн
Пористый газон, если он правильно сконструирован, может использоваться для случайных парковок, например, у церквей и стадионов. Пластиковые армирующие сетки для газона могут использоваться для поддержки повышенной нагрузки.: 2 Живой газон пропускает воду, активно противодействуя «острову тепла» с тем, что выглядит как зеленый открытый газон.
Проницаемые блокировочные бетонные покрытия
Проницаемые замковые бетонные покрытия представляют собой бетонные блоки с открытыми, проницаемыми пространствами между блоками.: 2 Они придают архитектурный вид и могут выдерживать как легкое, так и интенсивное движение, в частности замковые бетонные покрытия, за исключением дорог с большой интенсивностью движения или скоростных дорог. Некоторые изделия имеют полимерное покрытие и полностью пористую поверхность.
Проницаемые глиняные кирпичные покрытия
Проницаемые глиняные кирпичные покрытия представляют собой обожженные глиняные кирпичные блоки с открытыми, проницаемыми пространствами между блоками. Глиняные покрытия обеспечивают прочную поверхность, которая позволяет ливневым стокам просачиваться через швы.
Мощение на основе смолы
Смоляное дорожное покрытие представляет собой смесь смоляного связующего и заполнителя. Прозрачная смола используется для полного покрытия каждой частицы заполнителя перед укладкой. Используется достаточно смолы, чтобы позволить каждой частице заполнителя прилипнуть друг к другу и к основанию, но при этом оставить пустоты для проникновения воды. Смоляное дорожное покрытие обеспечивает прочную и долговечную поверхность, которая подходит для пешеходного и транспортного движения в таких областях применения, как дорожки, подъездные пути, автостоянки и подъездные пути.
Стабилизированный деструктированный гранит
Стабилизированный разложившийся гранит представляет собой смесь несмоляного связующего и заполнителя (разложившегося гранита). Связующее, которое может включать краситель, смешивается с разложившимся гранитом, и смесь увлажняется либо перед укладкой, либо после. Стабилизированный разложившийся гранит обеспечивает прочную и долговечную поверхность, подходящую для пешеходного и автомобильного движения, например, на тротуарах, подъездных путях, автостоянках и подъездных дорогах. Поверхность соответствует требованиям ADA и может быть окрашена.
Пористое дорожное покрытие из переработанного стекла
Эластомерно связанное переработанное стекло пористое покрытие, состоящее из скрепленного переработанного потребительского стекла со смесью смол, пигментов, гранита и связующих веществ. Примерно 75 процентов стекла в США вывозится на свалки.
Деревянное проницаемое покрытие
Деревянная проницаемая мостовая — это натуральный и устойчивый строительный материал. Архитекторы и ландшафтные дизайнеры, обращающиеся к проницаемым мостовым, обнаружат, что некоторые виды высокопрочных твердых пород древесины (например, черная акация) являются эффективным проницаемым материалом для мощения. Деревянные блоки для мощения из черной акации обеспечивают высокопроницаемую, прочную поверхность, которая прослужит десятилетия благодаря характеристикам древесины. Деревянные брусчатки Black Locust Lumber превышают 10,180 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм) и имеют твердость по Янке 1700 фунтов-сил. Они подходят для пешеходного и транспортного движения в виде дорожек и подъездных путей и размещаются на проницаемых основаниях.
Методы управления ливневыми водами, связанными с дорогами: